实验四流星和流星雨的观测上课讲义.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。实验四流星和流星雨的观测-实验四流星和流星雨的观测一、实验目的观测流星和流星雨，掌握有关观测方法。二、实验原理与步骤1.流星和流星雨的目视观测直接用眼睛或通过双筒望远镜、广角望远镜来做目视观测。（1）预备阶段首先要选择好观测地点，要在天光背景暗的空旷地区进行观测，最好在城郊地区，那里没有或很少有灯光污染。备好星图、钟表、暗的红光手电筒（电筒前遮一块红布）、录音机、记录纸、铅笔等；若在冬季，要注意保暖，带好防寒用品。观测当夜要先测试自己眼睛的极限星等：观测天顶附近的星座，看不同亮度的恒星，由星图标出的星等检验眼睛看到星的亮度，由此测试你能看到的最暗星是几等星，测试多次，然后取其平均。（2）观测和记录的内容：首先要做好观测环境记录：观测地点（地理经度、纬度），天气状况（晴阴云雾气温等）等。要准确记录观测时间，包括开始时间、结束时间，以及观测的有效时间等。图sh4.1流星雨记录内容：最好用录音机录下口述结果流星或流星雨出现的时刻、持续时间；流星的计数，每小时或每分钟出现多少颗；流星的亮度估计，各星等流星的星数；流星的颜色（白色、黄色、红色、还是绿色）；流星出现点、消失点的坐标（可同时描绘在星图上）；视场中心位置（可用视场中心的星座或恒星的名称表示）。（3）目视观测注意事项观测流星雨时不要只把目光盯住辐射点，要注意辐射点周围较大范围的天区。注意每个人独立观测，并如实记录所观测到的一切；眼睛要始终盯着观测天区，即使记录时也不要将目光移开；最好有人专门负责记录，或用录音机进行口录。注意区分流星雨和偶发流星。沿流星路径反方向做延长线，看它是否通过辐射点，如果通过则属于流星雨，否则就是群外流星。如果发生火流星，要注意观察流星余迹，记录其持续时间；若流星余迹消失很快（短于十分之一秒），则在这颗流星上角注上“+”号，表明是一颗余迹短暂的流星。2.流星和流星雨的照相观测方法和器材流星和流星雨的照相观测能客观地描绘出它们的准确方位和星等。(1)直接照相有两种方法：一是固定拍摄方法，即将相机固定在三脚架上，将快门置于“B”或“T”位置上，完成拍摄的整个过程中相机始终固定不动，选取相同的露光时间连续拍摄（如5分钟拍一次）；另一种为跟踪拍摄，即将相机固定在望远镜的跟踪装置上，在相机与星空一同做周日视运动的情况下进行拍摄。(2)拍摄前，应先估算出照相观测的极限星等mp，即了解照相机能够拍摄下来的最暗的星等值，可按如下经验公式计算：mp=4+5lgD+2.5lgt式中，D是望远镜的物镜口径或照相机的口径，以厘米为单位；t为照相露光时间，以分钟为单位。这里没有考虑天气条件及应用特殊灵敏底片等情况。(3)如果在相机前加一旋转的快门，则可以拍摄到断断续续的流星划迹，已知快门旋转的速度就可以计算出流星的运动速度。(4)观测注意：不要把相机的镜头对向辐射点，应有一定的角度位置（辐射点周围30°40°），因为这是流星最可能经过的地方。(5)照相器材：照相机选择好一架广角照相机，视场越大越好，如20°40°。对它的极限星等要有所了解。胶卷（或底片）采用黑白胶卷，感光灵敏度要达到ISO400，ISO3200，以适于在弱光的场合下拍摄。选黑白胶卷是为了方便地根据底片特性曲线由黑度化成强度，确定所观测到的流星星等。彩色底片可用作科普宣传，而不易作星等的测量和归算。对火流星照相要根据当天夜晚的条件如月光、城市灯光的情况选择底片。由于火流星较亮，一般可选中等灵敏度的胶片（如感光度为ISO400）。三角架和快门线要有稳固的三角架及控制灵活的快门线，这是拍出好片子至关重要的因素。可在三角架下加重物来增强其稳定性。拍摄前，一定要检查快门与快门线，使其无论是在寒冷的冬夜还是潮湿多雾的凌晨，都能开、关自如。三、观测资料处理1天顶小时率的计算辐射点位置不同时，可观测到的流星数目不同：辐射点越低，可观测到的流星数目越少，这是地球大气的吸收和散射造成的消光影响所致。因此，为了客观地比较流星活动的强弱，应把所观测到的流星数目都归化到同一高度。为此，引入了天顶小时率ZHR，它定义为晴夜在天顶处每小时观测到的流星数，其计算公式为ZHR=nfcz/t式中，t为有效观测时间，即扣除中间休息的观测时间，以小时计算；n为该时段内观测到的流星个数；f为云量的改正因子；c为目视极限星等的改正因子；z为辐射点不在天顶时的改正量。f通过云覆盖量加权平均系数来计算：f=1/1-k晴夜时，k=0，f=1；若有云，则先求出k。极限星等改正因子c，即观测者的目视极限星等Lm不等于6.5m时的改正量：c=r6.5Lm式中，r是星等为m+1的流星数Nm+1与星等为m的流星数Nm之比。对于流星暴雨，R=2.03.5，或取r=3.0。z由下式计算z=arcsinh式中，h为辐射点的地平高度（10°h90°），可由球面公式计算（也可由天文软件查出）：Sinh=sinsin+coscoscos(S-)式中，为观测地的地理纬度；为辐射点的赤径（以度表示）；为辐射点的赤纬；S为地方恒星时，S-=t，t为辐射点的时角。2辐射点坐标的确定先把流星矢线表绘在星图上，然后将矢线沿流星运动相反方向延长，同一流星群的延长线将汇集于一点或一小区域，这就是辐射点的位置所在；它在星图上的赤径和赤纬即为辐射点的坐标。3.目视观测流星雨的记录格式按照国际流星组织(IMO)的要求填写目视观测流星雨的记录，内容如下：观测日期：开始观测时间，结束观测时间（世界时）；观测地区：地理经度，地理纬度；观测地：国家或地区；观测者姓名：观测的流星雨：观测到的每小时的流星数和每个流星雨的流星总数（可能一夜出现多个流星雨）；流星雨辐射点位置：、；观测的流星数N：若没有看到流星，记为“0”；若流星雨的流星很多，不计其数，记为“/”。4照相资料处理照相后要用显影液、定影液认真冲洗底片，冲洗后要晾干。如果要测定流星的星等，则必须要进行定标处理。可选择观测底片上流星周围的一些已知星等的亮恒星（选715颗）作为定标的标准星，或另拍一张昴星团或北极星序的底片作为标准；再利用显微光度计或PDS底片量度仪测出每颗星的底片密度（黑度），即可作出底片特性曲线。根据作出的底片特性曲线，便可由流星像的底片密度查出流星的照相星等（参照刘学富编著的“观测天体物理学”）。资料处理类似目视观测，但要注明：照相机的情况（口径、焦距、光圈）、胶卷类型、感光度（ISO）、冲洗液（如用D76冲洗）、定影时间等。-